ارزیابی نسبت ظرفیت فروریزش حوزه نزدیک گسل به حوزه دور و اثر آن بر ریسک فروریزش با لحاظ پریود پالس و شکل‌پذیری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 استاد، دانشکده عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی عمران و محیط‌زیست

چکیده

ظرفیت فروریزش سازه یکی از عوامل اصلی در محاسبه ریسک فروریزش است که در مهندسی بر اساس عملکرد به آن پرداخته می‌شود. محاسبه ظرفیت فروریزش سازه معمولاً با روش‌های زمان‌بر تحلیل‌های دینامیکی افزایشی انجام می‌شود اما در سال‌های اخیر روش‌های جایگزین بهینه‌ بر مبنای استفاده از منحنی رفتار سازه ارائه شده است که در این مطالعه نیز مورد استفاده قرار گرفته است. از سوی دیگر محاسبه ظرفیت فروریزش مورد تقاضای ساختگاه به‌صورتی که ریسک فروریزش سازه در محدوده آیین‌نامه باشد حائز اهمیت است. مخصوصاً در ساختگاه‌های حوزه نزدیک، به علت ویژگی‌های وجود پالس‌ و جهت‌پذیری اهتمام ویژه‌ای به ظرفیت فروریزش تقاضای ساختگاه لازم است. با توجه به این‌که شکل‌پذیری سازه و نسبت پریود پالس حوزه نزدیک به پریود پایه سازه به‌عنوان عوامل اصلی مؤثر بر ظرفیت فروریزش سازه در حوزه نزدیک شناخته شده‌اند، اثر این دو عامل به‌صورت عددی بر ظرفیت فروریزش سازه بررسی شده و سپس با توجه به آن ظرفیت فروریزش تقاضای ساختگاه در حوزه نزدیک برآورد گردیده است. بررسی‌های انجام شده در این تحقیق افزایش ظرفیت فروریزش سازه در حوزه نزدیک و در حوزه دور را با افزایش شکل‌پذیری نشان می‌دهد. همچنین کاهش ظرفیت فروریزش سازه در حوزه نزدیک با افزایش نسبت پریود پالس به پریود پایه سازه مشاهده گردیده است. سپس محاسبه نسبت ظرفیت فروریزش حوزه نزدیک به حوزه دور با لحاظ دو عامل ذکر شده صورت گرفته و γ نامیده شده است. از γ در برآورد تقاضای ظرفیت فروریزش ساختگاه حوزه نزدیک استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که برای محاسبه ظرفیت فروریزش تقاضای ساختگاه استفاده از مقدار حد پایین نسبت ظرفیت فروریزش حوزه نزدیک به حوزه دور که مربوط به شکل‌پذیری کمتر و نسبت پریود پالس بالاتر می‌باشد به اندازه کافی محافظه‌کارانه بوده و افزایش تقاضای ساختگاه با افزایش این پارامتر شیب زیاد ندارد.

کلیدواژه‌ها


Abrahamson, N. (1998). Seismological aspects of near-fault ground motions. Proceedings of the 5th Caltrans Seismic Research Workshop. Sacramento, CA, United States of America: California Department of Transportation Engineering Service Center.
ACI (2019). ACI 318-19 Building Code requirements for structural concrete and commentary. American Concrete Institute eBooks. Farmington Hills, MI, United States of America: American Concrete International. https://doi.org/10.14359/51716937.
ASCE (2016). Minimum design loads for buildings    and other structures: ASCE-SEI 7-16. American Society of Civil Engineers eBooks. Author. https://doi.org/ 10.1061/ 9780784412916.
ATC (2009). Quantification of Building Seismic Performance Factors: FEMA P69. APPLIED TECHNOLOGY COUNCIL.
Baker, J.W. (2007). Quantitative classification of near-fault ground motions using wavelet analysis. Bulletin of the Seismological Society of America, 97(5), 1486-1501. https://doi.org/10.1785/0120060255.
Baker, J. W., & Cornell, C. A. (2008). Vector-valued intensity measures for pulse-like near-fault ground motions. Engineering Structures, 30(4), 1048-1057. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2007.07.009.
Baltzopoulos, G. (2015). Structural Performance Evaluation in Near-Source Conditions (Ph.D. Dissertation). Università degli Studi di Napoli Federico II.
Baltzopoulos, G., Baraschino, R., Iervolino, I., & Vamvatsikos, D. (2017). SPO2FRAG: software for seismic fragility assessment based on static pushover. Bulletin of Earthquake Engineering, 15(10), 4399-4425. https://doi.org/10.1007/s10518-017-0145-3.
Baltzopoulos, G., & Vamvatsikos, D. (2016). Analytical modelling of near-source pulse-like seismic demand for multi-linear backbone oscillators. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 45(11), 1797-1815. https://doi.org/10.1002/eqe.2729.
BHRC (2015). Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings: Standard No. 2800 (4th Edition). Building and Housing Research Center.
Champion, C.P., & Liel, A.B. (2012). The effect of near‐fault directivity on building seismic collapse risk. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 41(10), 1391-1409. https://doi.org/10.1002/eqe.1188.
Cox, K., & Ashford, S.A. (2002). Characterization of Large Velocity Pulses for Laboratory Testing. Retrieved from https://peer.berkeley.edu/publications/ peer_reports/reports_2002/0222.pdf.
De Luca, F., Vamvatsikos, D., & Iervolino, I. (2012). Near-optimal piecewise linear fits of static pushover capacity curves for equivalent SDOF analysis. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 42(4), 523-543. https://doi.org/10.1002/eqe.2225.
Eads, L., Miranda, E., Krawinkler, H., & Lignos, D. G. (2012). An efficient method for estimating the collapse risk of structures in seismic regions. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 42(1), 25-41. https://doi.org/10.1002/eqe.2191.
Ellingwood, B.R., & Wen, Y.K. (2005). Risk-benefit-based design decisions for low-probability/high consequence earthquake events in Mid-America. Progress in Structural Engineering and Materials, 7(2), 56-70. https://doi.org/10.1002/pse.191.
Haselton, C.B., Liel, A.B., Deierlein, G.G., Dean, B.S., & Chou, J.H. (2011). Seismic collapse Safety of reinforced concrete buildings. I: Assessment of ductile moment frames. Journal of Structural Engineering-Asce, 137(4), 481-491. https://doi.org/10.1061/(asce)st. 1943-541x.0000318.
Judd, J.P., & Charney, F.A. (2014). Earthquake risk analysis of structures. Proceedings of the 9th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2014, Porto, Portugal.
Kohrangi, M., Bazzurro, P., & Vamvatsikos, D. (2021a). Seismic risk and loss estimation for the building stock in Isfahan. Part I: exposure and vulnerability. Bulletin of Earthquake Engineering, 19(4), 1709-1737. https://doi.org/10.1007/s10518-020-01036-2.
Kohrangi, M., Bazzurro, P., & Vamvatsikos, D. (2021b). Seismic risk and loss estimation for the building stock in Isfahan: part II—hazard analysis and risk assessment. Bulletin of Earthquake Engineering, 19(4), 1739-1763. https://doi.org/10.1007/s10518-020-01037-1.
Lazar, N., & Dolšek, M. (2014). A closed form solution for seismic risk assessment incorporating intensity bounds. Engineering Structures, 78, 78-89. https:// doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.07.011.
Liel, A.B., Haselton, C.B., & Deierlein, G.G. (2011). Seismic Collapse Safety of reinforced concrete buildings. II: Comparative assessment of nonductile and ductile moment frames. Journal of Structural Engineering-asce, 137(4), 492-502. https://doi.org/ 10.1061/(asce)st.1943-541x.0000275.
Liel, A.B., Luco, N., Raghunandan, M., & Champion, C.P. (2015). Modifications to risk-targeted seismic design maps for subduction and near-fault hazards. International Conference on Applications of Statistics and Probability in Civil Engineering. https://doi.org/ 10.14288/1.0076228.
Luco, N., Ellingwood, B.R., Hamburger, R.O., Hooper, J., Kimball, J., & Kircher, C.A. (2007). Risk-Targeted versus Current Seismic Design Maps for the Conterminous United States. SEAOC 2007 Convention Proceedings. Retrieved from http://geohazards.usgs. gov/ designmaps/us/inc/SEAOCConventionRevs.pdf.
Shahi, S.K., & Baker, J.W. (2014). An efficient algorithm to identify strong velocity pulses in multi-component ground motions. Bulletin of the Seismological Society of America, 104(5), 2456-2466.
Somerville, P., Smith, N.F., Graves, R., & Abrahamson, N.A. (1997). Modification of empirical strong ground motion attenuation relations to include the amplitude and duration effects of rupture directivity. Seismological Research Letters, 68(1),   199-222. https://doi.org/10.1785/gssrl.68.1.199.
Tehranizadeh, M., & Shanehsazzadeh, H. (2012). Directivity effect on near-fault amplification factor. Iran-US Joint Seismic Workshop.
Tehranizadeh, M., & Shanehsazzadeh, H. (2013).   Near-fault amplification factor by using wavelet method. Research, Development and Practice in Structural Engineering and Construction.
Uniformly distributed random numbers - MATLAB rand. (n.d.). Retrieved from https://www.mathworks. com/help/matlab/ref/rand.html.
Vamvatsikos, D. (2002). Seismic Performance, Capacity and Reliability of Structures as Seen Through Incremental Dynamic Analysis. Retrieved from http://mortezarazi.persiangig.com/document/codes/IDA%20BOOK%20BY%20CORNELL.pdf.
Vamvatsikos, D., & Cornell, C. (2002). The incremental dynamic analysis and its application          to performance-based earthquake engineering. Proceedings of the 12th European Conference on Earthquake Engineering. Retrieved from http://ci. nii.ac.jp/naid/10020952556.
Vamvatsikos, D., & Cornell, C.A. (2006). Direct estimation of the seismic demand and capacity of oscillators with multi-linear static pushovers through IDA. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 35(9), 1097-1117. https://doi.org/10.1002/eqe.573.
Vice Presidency for Strategic Planning and Supervision (2014). Instruction for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings: Publication No 360 (First Edition). Tehran, Iran (Islamic Republic of): Office of Deputy for Strategic Supervision, Department of Technical Affairs.
Yousefi, M., & Taghikhany, T. (2014). Incorporation of directivity effect in probabilistic seismic hazard analysis and disaggregation of Tabriz city. Natural Hazards, 73(2), 277-301. https://doi.org/10.1007/ s11069-014-1096-5.